Устройство для компенсации погрешности измерительного трансформатора тока Советский патент 1988 года по МПК H02H3/28 

(21)3941143/24-07

(22)13.08.85

(46) 23.05.88. Бюл. К 19

(71)Новочеркасский политехнический институт им. Серго Орджоникидзе

(72)С.Л.Кужеков, Н.И.Цыгулев и П.Я.Негримовский

(53)621.317.925 (088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР № 1098060, кл. Н 02 Н 3/28, 1984.

Авторское свидетельство СССР № 633085, кл. Н 02 Н 3/28, 1978.

(54)УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОМПЕНСАЦИИ ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ТРАНСФОРМАТОРА ТОКА

(57)Изобретение относится к электротехнике, в частности к релейной защите, и предназначено для компенсации погрешности измерительного трансформатора токаг Цель изобретения - повьшение точности компенсации в первом периоде переходного процесса при. возникновении короткого замыкания.

Сигнал от измерительного трансформатора тока (ИТТ) 1 через промежуточньй ТТ 2 поступает на вход блока 13 выявления момента насыщения, вход ключа 4 и один из входов сумматора 9. При отсутствии насыщения ИТТ 1 ключи 4,5 и 6 разомкнуты, компенсация не осуществляется и сигнал на выходе сумматора 9 пропорционален вторичному току ИТТ. В момент насыщения ИТТ 1 срабатывает блок 13 и замыкает ключ 4 и один из ключей 5 или 6 (в зависимости от полярности тока i. При этом на выходе интегратора 7 появляется сигнал, пропорциональный потоко- сцеплению вторичной обмотки ИТТ 1, а через ключ 5 (6) на вход нелинейного элемента 8 поступает сигнал, пропорциональный потокосцегшеншо насыщения (). Сигнал на выходе элемента 8, пропорциональный току намагничивания, суммируясь в элементе -9 с сигналом, пропорциональным вторичному току ИТТ 1, дает на выходе элеменi

а

С

со со

00

1398014

та 9 сигнал, пропорциональный первич- щения является совпадение знаков входному току ИТТ 1. Условием срабатыва-ного сигнала и его второй пронзвод- ния блока 13 выявления момента насы- ной, 1 з;п. ф-лы, 2 ил

1

Изобретение относится к области релейной защиты и предназначено дЛя компенсации погрешности работающего на активную нагрузку измерительного трансформатора тока,, обусловленной насьпцением его магнитопровода.

Цель изобретения - повышение точности компенсации в первом периоде переходного процесса при возникновении короткого за1у«ыкания.

На фиг, 1 приведена схема устройства для компенсации погрешности измерительного трансформатора тока, реализованная на базе операционных усилителей; на фиг.2 - то же, реализация на пассивных элементах.

Устройство содержит промежуточньй трансформа ор тока (ИТТ), первичная обмотка которого имеет зажимы для додклзочения в цепь вторичной обмот- кя измерительного тр,ансформатора 1 тока (ИТТ), являющийся нагрузкой вторичной обмотки ПТТ 2 шунт 3, цервый |4, второй 5 и третий 6 полупроводниковые ключи, интегратор 7, нелиней- ньй элемент 8, сумматор 9, источники положительного 10 и отрицательного

11опорных напряжений, элемент ИЛИ 12 и блок 13 выявления момента насыщения. Параллельно шунту 3 через первый полупроводниковый ключ 4 подкхло- чен вход интегратора 7, выход которого связан с первым входом нелинейноiо элемента 8. Выход последнего соединен с первым входом сумматора 9,, второй вход которого подключен параллельно шунту 3. Источники положительного 10 и отрицательного 11 опорных напряжений через ключи 5 и 6 подключены соответственно к второму и третьему входам нелинейного элемента 8, Управляющие входы первого 4, второго 5 и третьего 6 ключей соединены соответственно с выходом элемента ИЛИ

12и первым и вторым выходами блока

13выявления момента насыщения. Выходы последнего связаны соответст

0

5

0

5

5

венно с первым и вторым входами элемента ИЛИ 12.

Блок 13 выявления момента насыщения магнитопровода ИТТ 1 состоит из первого и второго последовательно включенных дифференцирующих звеньев 14 и первого 15 и второго 16 элементов И, реагирующих соответственно на положительные и отрицательные уровни входных сигналов. Первые, вторые и третьи входы элементов И 15 и 16 подключены соответственно к входу и выходу первого и к выходу второго дифференцирующих звеньев 14. При этом входом и первым и вторым выходами блока 13 выявления момента насьпцения являются соответственно вход первого дифференцирующего звена 14 и выходы первого 15 и второго 16 элементов И.

При разработке устройства принято, что нагрузка ИТТ является чисто активной (это справедливо для большинства устройств релейной защиты), а индуктивностью рассеяния цепи вторичной обмотки ИТТ можно пренебречь.

Параметры элементов интегратора выбираются так, чтобы коэффициент передачи его был пропорционален активному сопротивлению R вторичной цепи ИТТ.

Напряжение источников опорного напряжения выбирается равным

k(±fs),

где j- по то ко сцепление насьщения, k - коэффициент подобия.

Устройство работает следзпощим образом.

До момента замыкания полупроводниковых ключей 4-6 на вход сумматора 9 подается сигнал, пропорциональный току ij ИТТ, Так как при этом магнитопровод ТТ не насыщен, то ij i,f, поэтому выходной сигнал сумматора 9 пропорционален приведенному первичному току ИТТ 1 i,

В момент t| насьщения ИТТ :;амы- кается ключ 4, управляемый сигналом с выхода элемента ИЛИ 12. На выходе интегратора 7 появляется напряжение пропорциональное потокосцегшению вторичной обмотки ИТТ, обусловленному взаимоиндукцией между его первичной и вторичной обмотками на интервале насыщенного состояния ИТТ. Указанное напряжение подается на вход нелинейного элемента 8, причем одновременно на другой вход подается с помощью ключа 5 (или 6) постоянное напряжение (или ) Кгаоч 5 замыкается в момент насыщения ИТТ положительной полуволной тока, а ключ 6 - при насыщении отрицательной полуволной тока.

Сигнал, поступающий на вход нелинейного элемента 8 на интервале насьщенного состояния ТТ, можно представить в виде выражения

и kCfs +R2 J ijdt). (1)

5

Нелинейный элемент В преобразует входной сигнал в напряжение, пропорциональное намагничиванмцему току ИТТ 1ц , которое затем подается на вход сумматора 9. На выходе сумматора 9 появляется сигнал, пропорциональный первичному току ИТТ

k(i7+io)k i .

При выходе ИТТ из насыщения ключи 4-6 размыкаются и напряжение на выходе сумматора 9 вновь пропорционально вторичному току ij, КОТО1 1Й

равен току i.

Таким образом, устройство компенсации погрешностей подключается в мо мент насыщения ТТ и отключается при выходе его из насьщения.

Блок 13 выявления момента насыщения состоит из двух дифференцирующих звеньев 14 и двух разнополярных эле- ментов И, один из которых работает при положительной полуволне тока, другой - при отрицательной.

При насьпцении магнитопровода ИТТ вторичный ток изменяется по экспоненциальному закону. Это условие фиксируется блоком 13 выявления момента

насьпцения, так как

sign(sin(b)t+)) -sign(- iS|: ) Формула изобретени

и

sign() sign (

d e dt

dt ).

0

5

0

5

о

5

0

5

Входы элементов И 15 и 16, подключенные к выходу первого дифференци- р тощего звена, обеспечивают более четкое определение момента насьпцения в переходном режиме, когда первичный ток состоит из периодической и апериодической слагающих,

При реализации на пассивных элементах (фиг.2) устройство состоит из промежуточного трансформатора 2 тока, включенного во вторичную цепь ИТТ 1, активно-емкостной цепи 17 и 18, шунтов 19 и 20, нелинейного преобразова- теля- На стабилитронах 21 и.22 и резисторе 23, стабилитронов 24 и 25, подключаемых в цепь преобразователя с помощью ключей 5 и 6, и токоограничи- вающего резистора 26. Блок выявления момента насьвдения имеет схему, показанную на фиг.1.

Устройство работает аналогично первому варианту. До насыщения ИТТ выходной ток устройства пропорционален вторичному току ИТТ ii. В момент насьщения ИТТ замыкается один из ключей 5 или 6 (определяется полярностью тока ij) размыкается ключ 4 и на вход преобразователя на элементах 21- 23 подается напряжение, определяемое выражением (1). При этом напряжение на шунте 20 пропорционально намагни- чивагацему току ТТ, а сигнал на выходе устройства равен , т.е. пропорционален приведенному первичному току ТТ 1 .

Таким образом, введением блока выявления момента насыщения, полупроводниковых ключей и источников опорных напряжений обеспечивается учет ; остаточной индукции,в магнитопроводе ИТТ в момент возникновения короткого замыкания, что позволяет повысить точность компенсации в первом периоде переходного процесса. Учитьшая, что остаточная индукция может находиться в пределах +1,0 Т, неучет ее может приводить к большим погрешностям в начальные моменты времени возникновения короткого замыкания. Предлагаемое устройство в отличие от известного работает с достатот1ной точностью уже на первом периоде возникновения короткого замыкания.

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5

0

та, управлякяцие входы второго и третьего полупроводниковых ключей подключены к первому и второму входам элемента ИЛИ и первому и второму выходам блока выявления момента насыщения, вход которого подключен параллельно шунту, выход элемента ИЛИ соединен с управляющим входом первого полупроводникового ключа.

ментов И являются соответственно входом и первым и вторым выходами блока выявления момента насыщения.

- 0П

Фие.2

Подписное